4.1 普朗克黑体辐射理论-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步学与练（人教版2019选择性必修第三册）

4.1 普朗克黑体辐射理论 知识点一、黑体与黑体辐射 1．黑体：某种物体能够 入射的各种波长的电磁波而不发生 ，这种物体就是绝对黑体，简称黑体． 2．黑体辐射 (1)定义：黑体虽然不 电磁波，却可以向外 电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射． (2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 有关． (1)黑体是一个理想化的物理模型． (2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮． 2．一般物体与黑体的比较 热辐射特点 吸收、反射特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 3.黑体辐射的实验规律 (1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值． (2)随着温度的升高 ①各种波长的辐射强度都有增加； ②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示． 知识点二：能量子 1．定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的 ，这个不可再分的 叫作能量子． 2．表达式：ε＝ .其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为 h＝6.626 070 15×10－34 J·s. 3．能量的量子化：微观粒子的能量是 的，或者说微观粒子的能量是 的． 1．普朗克的量子化假设 (1)能量子 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，例如可能是ε或2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子． (2)能量子表达式：ε＝hν ν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.62607015×10－34 J·s. (3)能量的量子化 在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化． 2．对能量量子化的理解 (1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态． (2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化． [例题1] （2022秋•红旗区校级期末）下列关于热辐射和黑体辐射的说法正确的是（　　） A．只有一部分物体辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的强度与温度无关 C．黑体不可以向外辐射电磁波 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 [例题2] 能正确解释黑体辐射实验规律的是（　　） A．能量的连续经典理论 B．普朗克提出的能量量子化理论 C．牛顿提出的微粒说 D．惠更斯提出的波动说 [例题3] 已知某单色光的波长为λ，在真空中的传播速度为c，普朗克常量为h，则该电磁波辐射的能量子的值为（　　） A．hcλ B． C． D． [例题4] （2013•闸北区二模）“约索夫森结”由超导体和绝缘体制成．若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU．已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关．你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（　　） A．2e/h B．h/2e C．2he D．1/2he [例题5] （2023•天宁区校级学业考试）某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P，c表示光速，h为普朗克常量，则激光器每秒发射的光子数为（　　） A． B． C． D．λPhc 1. （多选）以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是（　　） A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波 B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高 C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强 D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高 E．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 2. （多选）黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（　　） A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加 B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加 C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 3. （多选）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微